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钢花管注浆喷锚代替土钉墙施工技术的探讨

  • 来源:基础工程网
  • 发表于:2018-01-12 16:48:44
  • 点击:607

1前言

  随着城市轨道交通的飞速发展,越来越多的城市展开了地铁建设。在地铁明挖车站施工中,车站主体基坑的支护形式直接决定着基坑的施工安全。在基坑开挖过程中遇到城市垃圾土回填地层,传统的土钉墙支护技术很难进行土钉的成孔或锚入。钢花管注浆喷锚技术利用冲击钢花管打入土体后注浆挂网喷射混凝土,既克服了在垃圾土回填地层中无法成孔置筋(土钉),也有效地发挥了加筋(钢花管)和压力注浆加固土体稳定的作用,以达到稳定基坑的目的。 

  2工程概况 

  西安市地铁一号线河车站位于西安市河东岸、长乐东路南侧,东三环半坡立交的西南角。该车站为地下三层双柱三跨岛式车站,车站长度134.6m,标准段宽度约21m,车站底板埋深约22.31m,顶板覆土厚度约2.9m。车站采用明挖法施工,基坑围护采用放坡和地下连续墙结合的支护方案。基坑上部约6.56m范围内采用放坡开挖,坡度为1:0.36,采用土钉墙支护。基坑开挖和土钉墙施工自上而下分段分层进行施工,边开挖工作面边修整边坡。在喷射第一层混凝土后,安设钻机钻孔或采用洛阳铲打孔,梅花形布置孔位,成孔后安设土钉钢筋,然后向孔内压注水泥浆,压注结束后绑扎钢筋网并喷射第二层混凝土。 

  土钉墙支护支护参数: 

  边坡坡度:1:0.36 

  成孔直径:120mm,成孔角度18°; 

  土钉钢筋:长6~8m、Φ14~Φ22的螺纹钢; 

  注浆压力:0.4~0.6MPa; 

  网片:φ8@150mm; 

  喷射混凝土:10cm厚C20混凝土; 

  3钢花管注浆喷锚代替土钉墙原因 

  在现场开挖基坑时发现,土钉支护范围内土层包括杂填土、粗砂层及卵石土,内含大量砖瓦碎块、灰渣、石块、灰土、粗砂、粘性土等,成分复杂,结构松散不均。按原设计施工时,人工洛阳铲打孔时,遇杂填土中砖瓦碎块、灰渣石块时无法打入,遇砂层时坍孔又无法成孔;用机械钻孔时,遇杂填土中砖瓦碎块、灰渣石块等时极易卡钻,导致钻杆无法拔出,遇砂层时坍孔无法成孔。根据现场条件,将边坡支护方案进行了优化,采用钢花管注浆替代土钉墙钢筋边坡支护方案解决土钉墙在垃圾回填土地层中不能顺利成孔的施工弊端。 

  4钢花管注浆喷锚支护技术原理 

  钢花管注浆喷锚支护作为土钉墙支护结构优化的一种方法,它的基本原理与土钉墙稳定土体的原理相似。即借助于钢花管注浆后锚固于土体内,挂网喷锚后成为一个整体,将滑动区所产生的拉力传到稳定区,进而提高土层的抗剪强度,且在滑动面上加固材料可借助于土层提供的被动土压力,产生剪力和弯矩以抵抗主动区的滑动,达到稳定开挖面的目的。基坑土体开挖时所产生的不平衡主动区土压力通过混凝土面层和钢花管锚固体,最终均由钢花管锚杆承担,开挖边坡的基坑隆起及整体稳定性也最终通过钢花管对土体的加固来实现。

  5施工方法及工艺流程

  基坑开挖前先施做坡顶截水沟,在基坑四周地表修筑排水明沟,防止地表水渗流进基坑内,基坑开挖时,按照“分层开挖、分部支护、稳扎稳打、逐步成形”的原则,做好“分层、分步、对称、平衡、限时”五个施工控制要点,基坑分6层开挖,并严格控制每层开挖高度,基坑第一、二层开挖高度为1米,第三、四、五层开挖高度为1.4米。每层土方按照“先中间成槽后向两边扩展”的顺序开挖。每层土方开挖完成后,首先采用小型机械或铲锹对坡面进行切削清坡,然后喷射20mm厚第一层混凝土。在上层钢花管锚固注浆完成,喷射砼强度达到设计强度的70%以后,再进行下一层土方开挖,同时在基坑开挖防护过程中,充分考虑地下水对基坑稳定的影响因素,在基坑四角及中部每隔20~30m设置集水井,将在基坑内地下水流汇集于积水坑内,并及时采用抽水泵排出基坑外。 

  5.1注浆钢花管施工工艺 

  5.1.1钢花管注浆喷锚施工流程。 

  5.1.2管材加工:采用φ42壁厚3.5mm钢管,管身布置梅花形注浆孔,入土端加工成桩尖状,注浆孔轴向间距400mm,径向旋转45?钻孔,孔径大小6~8mm,在钢花管尾部焊接钢筋加强箍,入土端加工成桩尖状。 

  5.1.3钢花管安装:由于基坑内土层内为人工回填土,主要为砖瓦碎块、灰渣、石块、灰土、黏性土等组成,成分复杂,结构松散,直接采用冲击锤顶入钢花管施工难度较大,钢花管入土长度、角度、间距也无法满足设计要求和允许偏差,施工时按照钢花管设计角度及布置间距,采用潜孔钻机成孔,然后采用冲击气锤将钢花管冲击顶进到孔内。 

  5.1.4注浆:采用低压慢灌工艺纯压式灌浆,注浆前应将孔内残留或松动的杂土清除干净。注浆材料采用水泥净浆,水泥为P.O42.5硅酸盐水泥,水灰比为0.5:1(重量比),浆体中掺入早强剂,制浆搅拌机采用JJS-2×200L立式搅拌机,浆液密度测定采用NJ-1型泥浆比重计,注浆采用BW-200注浆泵,灌浆压力达到0.4MPa~0.6MPa压力,并稳压3min~5min时间,即可停止注浆。


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